融合多源数据的太行山区月降水精细化空间估算研究
降水受大气运动、海陆位置和下垫面状况等多种因素及其相互作用的影响，具有复杂的空间变异性。在宏观尺度上，降水遵从一定的地带性分布规律，但在微观上又复杂多变。长期以来定量估计降水空间分布一直是大气、水文科学领域的一个研究热点。在总结前人研究的基础上，本文以太行山区为研究区域，利用分离-综合的思想，将降水估算分离为降水背景场和地形降水增量。首先利用常规精度指标和地形表现能力两方面来评价遥感降水产品(TRMM3b43 V7、CMORPH1.0、CMPA)用于确定降水背景场;继而以半经验数学模型为基础，融合地面站点实测数据、NCEP-FNL再分析资料、数字高程模型DEM、数字地貌图等多源数据构建了地形降水增量理论估算模型;最后基于GIS平台，利用偏最小二乘法建立起伏地形下降水空间分布精细化估算模型，计算得到1km×1km分辨率的太行山区起伏地形下降水量精细化空间分布。在此基础上又引入地形降水凝结高度，对估算模型精度的进一步优化做了探索性尝试。得到以下几点结论: (1)TRMM3b43 V7、CMORPH1.0、CMPA三套遥感降水产品探测结果总体分布规律与各地降水气候特征较为吻合。其中CMPA产品精度最高，数据误差波动最小，能够基本表现各种地貌形态下的降水分布状态，与地形因子之间相关性良好，适合作为降水背景场。但是在起伏地形下的该产品精度仍不理想，且空间尺度过大，对于降水精细分布刻画能力有限，无法满足小区域气象研究的需求，因此须利用地形降水增量对其精度进行修正。 (2)坡向修正因子模拟结果可以定量表征起伏地形下各月迎风坡、背风坡的空间分布状态，地形降水增量在迎风坡为正值，在背风坡为负值。所得结果与实际地形、风向、水汽分布特征吻合良好，与前人研究中得到的迎风、背风坡处降水分布的定性表达一致。 (3)综合降水背景场与地形降水增量，采用PLS逐步回归方法，构建起伏地形下降水空间分布精细化模型。检验结果表明:各项误差指标效果较为理想，除冬季各月外，其余月份平均相对误差MRE均低于10％，冬季月份MRE低于20％，年总量MRE低于5％。因此基于遥感降水背景场与地形抬升物理机制的模型理论依据明确，结果可靠。 (4)在考虑地形抬升垂直速度的基础上，引入地形抬升凝结高度来构建地形降水增量模型可以一定程度上提高最终降水空间估算模型的精度。以恒山-五台山7月降水为例，优化后的降水估算模型结果与实测站点相关系数R、MRE和RMSE分别为0.947、4.64％、7.36mm，较之优化前模型精度有所提高。
降水量;空间分布;地形降水;精细化估算
南京信息工程大学
硕士
地理学
史岚
2016
中文
P426.613
84
2017-04-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）